La movimentazione manuale dei materiali è faticosa e lenta: come possono le aziende manifatturiere effettuare un upgrade a basso costo?

Nei laboratori manifatturieri, molti problemi di efficienza non derivano dall’attrezzatura di lavorazione in sé, ma spesso si manifestano in un’area facilmente trascurata: il flusso di materiali.

I componenti vengono spostati dal magazzino alle postazioni di lavoro, dall’assemblaggio all’ispezione e quindi dall’ispezione alla spedizione. Potrebbe sembrare una semplice questione di trasferire oggetti da un luogo all’altro, ma quando la frequenza è elevata, la distanza è lunga e il carico è pesante, la movimentazione dei materiali diventa un ostacolo nascosto nel ritmo produttivo.

La movimentazione manuale non solo sottrae tempo ai dipendenti, ma interrompe anche il lavoro che stanno già svolgendo. Ciò è particolarmente vero per pallet pesanti, scatole di materiale e semilavorati. Quando queste operazioni dipendono da carrelli manuali, trasporto manuale e attese prolungate, è probabile che si verifichino tre problemi:

In primo luogo, il ritmo produttivo diventa instabile.

L’arrivo dei materiali dipende spesso dalla programmazione del personale e dalla rapidità con cui il sito risponde.

In secondo luogo, il carico di lavoro per i dipendenti aumenta.
La movimentazione ripetuta, la camminata su lunghe distanze, la flessione, il sollevamento e il posizionamento dei materiali accrescono tutti la fatica e possono compromettere anche la sicurezza in sito.

In terzo luogo, la gestione in sito diventa meno trasparente.
Dove si trovano i materiali, se la lavorazione è stata completata e se possono passare alla fase successiva sono domande che richiedono registrazioni chiare. Senza un sistema di tracciamento strutturato, è facile incorrere in attese, accumuli e conferme ripetute.

Pertanto, ottimizzare il flusso di materiali non significa semplicemente sostituire le persone con attrezzature. Significa trasformare il processo produttivo da 'persone che cercano i materiali e materiali che attendono le persone' a 'materiali che si muovono secondo un ritmo prestabilito e attrezzature che collegano proattivamente i processi'.

1. L’automazione a basso costo non equivale a un’automazione di livello inferiore

Quando molte aziende sentono la parola automazione, la loro prima reazione è un elevato investimento, lunghi tempi di implementazione e difficoltà di ristrutturazione.

Nella produzione reale, tuttavia, non tutti i processi richiedono una trasformazione complessa ed economica su tutta la linea. Il trasferimento dei materiali, il collegamento tra postazioni di lavoro, il buffer delle cassette per materiali e la circolazione dei semilavorati sono particolarmente adatti a un approccio di automazione a basso costo.

Il nucleo dell'automazione a basso costo non consiste nel rendere il sistema il più complesso possibile. Al contrario, i problemi risolvibili mediante strutture meccaniche devono essere affrontati con tali strutture, mentre le questioni che richiedono un coordinamento da parte di un sistema di controllo devono essere gestite tramite sensori, software e sistemi di assegnazione dei compiti.

Ad esempio, nel trasporto e nell'accumulo di contenitori per materiali, si possono utilizzare nastri trasportatori a rulli, strutture inclinate, meccanismi di posizionamento e postazioni di lavoro modulari per consentire ai materiali di muoversi parzialmente per gravità. Ciò riduce la necessità di attuatori complessi, come motori e cilindri, e ne semplifica anche la manutenzione successiva.

Tuttavia, l'automazione a basso costo non significa rinunciare completamente ai sistemi elettrici. Quando il sistema deve determinare se una postazione di lavoro è completamente occupata, se i materiali hanno completato il periodo di stoccaggio richiesto o se un AGV/AMR può entrare nel punto di aggancio, sono necessari sensori e sistemi digitali.
Una soluzione veramente efficiente è spesso una combinazione di strutture meccaniche, trasporto per gravità, robot mobili e sistemi informativi.

2. Dal movimentazione manuale al flusso automatico: la chiave è collegare le postazioni di lavoro

Nelle fabbriche tradizionali, i materiali di solito si muovono in fasi separate.

Il magazzino è gestito da un gruppo di persone, l’assemblaggio da un altro, l’ispezione da un terzo e la spedizione da un’ulteriore area. Ogni processo può funzionare correttamente autonomamente, ma il collegamento tra i processi dipende spesso ancora dalla movimentazione manuale.

Il risultato è che ogni postazione di lavoro può apparire ragionevolmente efficiente, ma l’intero processo non funziona comunque in modo fluido.

Il valore del flusso automatizzato di materiali risiede nel collegamento di questi punti isolati.

Una soluzione completa per il flusso di materiali comprende solitamente diverse parti:

Un magazzino per lo stoccaggio e il buffer dei materiali.
Postazioni di lavoro automatizzate per la consegna, lo stoccaggio temporaneo e il ritorno dei materiali.
Guide a rulli o strutture di trasporto per il movimento a bassa resistenza di scatole e pallet contenenti materiali.
AMR o AGV per il trasporto automatico tra diverse aree.
Sensori e sistemi di assegnazione per identificare lo stato delle postazioni di lavoro, assegnare compiti di trasporto e registrare le informazioni sui materiali.

In questo modo, i materiali non dipendono più dallo spostamento manuale temporaneo da parte di una persona, ma entrano automaticamente nel processo successivo secondo il flusso di lavoro progettato.

Ad esempio, i materiali possono essere prelevati dal magazzino da un robot mobile e consegnati alla postazione di montaggio. Al termine del montaggio, il supporto viene spostato verso il processo successivo. Dopo l’ispezione o la fase di indurimento, ritorna al magazzino o entra nell’area di spedizione.
Durante questo processo, gli operatori non impiegano più grandi quantità di tempo per la movimentazione dei materiali: possono concentrarsi su attività che generano effettivo valore, come il montaggio, l’ispezione e il collaudo.

3. I profili in alluminio modulari costituiscono una fondamentale base per l’automazione a basso costo

In questo tipo di soluzione per il flusso di materiali, le strutture in profilo di alluminio svolgono spesso un ruolo molto importante.

Il motivo è semplice: l’automazione a basso costo non è un progetto fisso e unico. Deve essere continuamente adattata in base al sito produttivo reale.

Oggi l’altezza della postazione di lavoro potrebbe essere di 750 mm. Domani, se si utilizza un diverso contenitore per i materiali, potrebbe essere necessario regolare la struttura di guida.
Attualmente l’alimentazione potrebbe avvenire manualmente. In seguito, se si aggiunge il docking con AMR, devono essere previsti spazio per il posizionamento e per l’ingresso.
Se il ritmo produttivo attuale non è elevato, una semplice zona di accumulo potrebbe essere sufficiente. Quando la capacità aumenterà in futuro, potrebbero essere necessari ulteriori rulliere, dispositivi di arresto e strutture di protezione.

Se tutto viene realizzato con telai saldati in acciaio, le modifiche successive risulteranno costose.
I profili in alluminio industriale, tuttavia, offrono evidenti vantaggi: struttura leggera, elevata resistenza, installazione rapida e facile regolazione. Possono inoltre essere utilizzati insieme a staffe angolari, connettori, ruote, pannelli per porte, protezioni, guide per rulli e altri accessori per realizzare rapidamente postazioni di lavoro, scaffali per materiali, carrelli, scaffali tampone e telai per attrezzature automatizzate.

Per un sistema di flusso materiali, i profili in alluminio non vengono impiegati soltanto per costruire un telaio: fanno parte dell’interfaccia automatizzata nel suo complesso.

Devono sostenere il peso delle merci garantendo al contempo la precisione dell’aggancio.
Devono adattarsi alla disposizione del sito mantenendo al contempo una facile manutenibilità successiva.
Devono integrarsi con le strutture meccaniche, riservando contemporaneamente spazi per sensori, dispositivi di fine corsa, fermi, pannelli per porte, protezioni e altre funzioni.

Pertanto, anche un semplice scaffale per materiali o una postazione di lavoro apparentemente banale mette alla prova la comprensione globale della progettazione strutturale, del ritmo operativo del sito e degli scenari applicativi.

4. Il vero miglioramento dell’efficienza deriva da minori attese, minori manipolazioni e minori interruzioni

Quando molte aziende implementano l’automazione, tendono a concentrarsi esclusivamente sull’attrezzatura stessa: se il carrello è sufficientemente veloce, se il braccio robotico è costoso o se la linea di trasporto è sufficientemente lunga.

Nella produzione reale, tuttavia, ciò che conta di più è se il processo è continuo.

Una buona soluzione per il flusso di materiali deve raggiungere i seguenti obiettivi:

I materiali non si accumulano.
Le postazioni di lavoro non restano vuote in attesa.
Gli operatori non devono ripetutamente abbandonare il proprio posto per spostare i materiali.
Il sistema conosce lo stato corrente di ciascun trasportatore.
Le attrezzature possono agganciarsi stabilmente ad altre attrezzature, anziché richiedere ogni volta un aggiustamento manuale.

Una volta risolti questi problemi, i cambiamenti sul sito produttivo diventano molto evidenti:

I dipendenti consumano meno energia fisica e lavorano in modo più costante.
Il flusso di materiali diventa più chiaro e la gestione in loco diventa più semplice.
Il ritmo produttivo diventa più controllabile e il tempo di attesa si riduce.
L’espansione futura diventa più facile, senza dover ricostruire tutto da zero ogni volta.

Questa è anche la parte più preziosa dell’automazione a basso costo. Non mira a creare in un solo passaggio un’officina completamente automatizzata di fascia alta, ma parte dai processi più problematici, più frequenti e più soggetti a sprechi.

Iniziare con un solo rack per materiali, una sola postazione di lavoro, un solo tratto di nastro trasportatore a rulli o un solo percorso di movimentazione.
Una volta che il flusso di materiali diventa fluido, l’efficienza del sito produttivo verrà gradualmente liberata.

5. Gli aggiornamenti produttivi non devono necessariamente partire da progetti di grandi dimensioni

Per molte aziende manifatturiere di piccole e medie dimensioni, il percorso più pratico verso l’automazione non consiste nel completare tutto in un’unica soluzione, ma nel procedere per fasi.

Fase 1: Identificare i percorsi di movimentazione più frequenti in sito.
Quali materiali devono essere trasferiti ogni giorno? Quali postazioni di lavoro attendono spesso i materiali? Quali processi richiedono la maggior quantità di manodopera?

Passo 2: Determinare quali azioni possono essere sostituite da strutture meccaniche.
Ad esempio, operazioni come l’accumulo temporaneo, lo scorrimento, il guidaggio, il posizionamento e lo stoccaggio provvisorio possono spesso essere realizzate mediante rulliere, postazioni di lavoro in profili di alluminio e semplici meccanismi.

Passo 3: Valutare quindi se sono necessari robot mobili o sistemi di trasporto.
Se le operazioni di movimentazione tra aree sono frequenti, la distanza è elevata e il ritmo è relativamente stabile, è possibile introdurre AMR, AGV o linee di trasporto per collegare le diverse aree.

Passo 4: Prevedere spazio per future espansioni.
L’altezza delle postazioni di lavoro, le dimensioni dei contenitori per i materiali, le posizioni di montaggio dei sensori, le strutture delle porte di protezione e i corridoi di manutenzione devono essere tutti considerati in anticipo per evitare modifiche ripetute in un secondo momento.

L'automazione non riguarda la sostituzione di una persona specifica. Riguarda piuttosto il rendere più stabili le operazioni in loco, liberando i dipendenti da compiti ripetitivi di manipolazione e rendendo più chiaro il ritmo produttivo.

Conclusione

Nelle fabbriche, il miglioramento dell'efficienza spesso non deriva da un singolo macchinario costoso, bensì dalla riorganizzazione dei dettagli del processo.

Come arrivano i materiali, come si muovono, dove si fermano, quando entrano nel processo successivo, chi ne determina lo stato e come le attrezzature si interfacciano con altre attrezzature: queste domande, apparentemente banali, determinano se il sito produttivo è davvero efficiente.

Il valore dell'automazione a basso costo consiste nel rendere più fluido il flusso dei materiali in modo più flessibile, regolabile e orientato al sito.

Per le strutture di attrezzature per l’automazione, le linee di trasporto, i carrelli per materiali nelle postazioni di lavoro, le strutture con rulli e le applicazioni con profili in alluminio industriale, l’attenzione futura non si concentrerà soltanto sulla costruzione della struttura, ma anche sul far sì che la struttura partecipi effettivamente al ritmo produttivo, diventando parte integrante del sito di produzione intelligente.